大型風電場并網的技術經濟探討

　　摘要隨著我國風電事業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模風電場及超大規(guī)模風電場并網已經越來越多，面對大規(guī)模風電并網的諸多問題，本文從并網的形式及并網點選擇、風電場建設及主變選擇、無功功率補償幾個方面闡述并網技術給風電建設帶來的經濟性。

　　關鍵詞風電穿透功率極限、風電場短路容量比、動態(tài)無功補償

　　概要

　　我國風電裝機容量在過去10年的年平均增長速度達到46%；中國有望成為世界最大的風電市場。按照國內目前的行業(yè)平均水平，每千瓦風電裝機容量的成本為8000－10000元，每度風電的成本約為0.4－0.5元，與造價約4000元／千瓦的煤炭、石油等常規(guī)能源電廠相比，風電場的造價大約高出1倍。但是近十年統(tǒng)計表明，風力發(fā)電能力每增加一倍，成本就會下降15%。隨著我國風電場建設規(guī)模逐步增大，其成本將會隨之進一步降低。但是伴隨著裝機容量的大幅上升，風力發(fā)電并網問題日益突出。

　　目前，我國正在全力建設風力發(fā)電，風電場模日益增大。100MW裝機容量以上的大型風電場建設計劃成為主流。而因此，在并網風電場的規(guī)劃設計階段，從保證風電場和電力系統(tǒng)正常運行的角度考慮，必須深入研究大型風電場的并網的各種問題。

　　1 并網的形式及并網點選擇的經濟性分析

　　目前風電場并網的主要方案有兩個，一是由風電機組經35kV箱式變升壓到35kV并匯集到35kV母線后直接接入電網；二是由風電機組經35kV箱式變升壓到35kV通過匯流站升壓站到110kV或220kV電壓等級接入電網。前一個的好處是風電場不需要建設匯流站，節(jié)約成本，但是受輸送距離短等原因限制，其并網接入點只能就近選擇。而建設匯流站雖然需要一定的成本投入，但是有其傳輸距離長，傳輸效率高等優(yōu)點。關鍵是在并網點的選擇上有了很大的自主性。而并網點的選擇基本決定了風電并網的規(guī)模。而對并網點的風電穿透功率極限及風電場短路容量比確定是并網點選擇的關鍵 ［1］。風電出力隨機性及風電場電氣聯系薄弱等特點，限制了風電場接入系統(tǒng)的方式和規(guī)模；因此首先要確定所并入電網的最大承受風電注入功率。

　　風電穿透功率極限風電穿透功率極限（wind power penetration）是指系統(tǒng)中風電場裝機容量占系統(tǒng)總負荷的比例，表征一個給定規(guī)模的電網最大可以承受的風電功率［2］。根據歐洲國家的一些統(tǒng)計數據，風電穿透功率達到10 %是可行的。風電穿透功率極限的計算公式為

　　確定這一指標，首先要考慮到風電的隨機性和不可控性，在風電投入和退出運行的2種情況下，電力系統(tǒng)的可調節(jié)容量應能保證電網頻率的變化在允許的范圍內。

　　風電場短路容量比定義為風電場而額定容量Pwind與該風電場與電力系統(tǒng)的連接點-PCC（Point of Common Coupling）的短路容量Ssc之比［3］。該公式為

　　短路容量比通常是指電氣設備安裝處的短路容量與其設備容量的比值。這里風電場的短路容量的概念實際上是普通意義上短路容量比的倒數。其大小表明系統(tǒng)承受風電擾動能力的強弱。對于風電場的短路容量比這一指標，歐洲國家給出的經驗數據為3.3％-- 5％，日本學者認為短路比在l0％左右也是允許的。

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